JP2004506119A - センサの監視方法および監視装置 - Google Patents

Abstract

本発明はセンサの監視方法および監視装置に関し、たとえば内燃機関へ供給される空気の圧力を表す圧力の大きさを測定するセンサの監視方法および監視装置に関する。本発明によれば、噴射された燃料量を表す動作特性量が変化してもそれに応じてセンサの出力量が変化しなければ、エラーが発生したと判定される。

Description

【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載のセンサの監視方法および監視装置に関する。
【０００２】
内燃機関に供給される空気の圧力に対応する圧力の大きさを測定するセンサの監視方法および監視装置は、ＤＥ−４０ ３２ ４５１ Ａ１ から公知である。そこには過給圧センサないしはチャージ圧センサを監視するための様々な方式ややり方が記載されている。過給圧センサの出力信号は基準量と比較される。基準量として一方では第２の過給圧センサの出力信号が用いられる。別の形態によれば特定の動作状態においてたとえば負荷と回転数が小さいとき、過給圧センサの出力信号が大気圧センサと比較される。定常的な動作状態において、燃料量とエンジン回転数とから計算された値と測定された値とが比較される。
【０００３】
このやり方の欠点は、一方では別のセンサが必要とされることであり、あるいは特定の動作状態においてしかチェックを行えないことである。そのような動作状態がまれにしか得られなければ、場合によっては過給圧センサの故障した動作フェーズが長い間生じてしまう。
【０００４】
発明の利点
噴射された燃料量を表す動作識別量が変化しても、その結果としてセンサ出力信号がそれに応じて変化しなかったときにエラーが発生していると判定することによって、たとえば内燃機関のダイナミックな動作中も確実な判定が可能となる。噴射すべき燃料量を表す動作識別量として、様々な量を用いることができる。つまりたとえば要求トルクなどの種々のトルク量、量調整部材に対する制御信号、あるいは内燃機関のための制御装置において得られる他の量を使用することができる。殊に有利であるのは本発明によるやり方を、内燃機関に供給される空気の圧力を捕捉する過給圧センサに適用することである。とはいえこのやり方を他のセンサにも適用することができる。
【０００５】
センサの凍結など特定のエラーは特定の動作状態においてしか発生せず、それゆえセンサの監視を特定の動作状態の発生に依存して行うと有利である。
【０００６】
センサの着氷は気温が特定の温度範囲にあるときしか発生せず、気温を表す量が閾値よりも小さいときに監視が行われる。
【０００７】
なお、特定の回転数値および／または燃料量値であるときにのみ、監視を確実におよび／または高い精度で行うことができ、回転数値および／または噴射燃料量について特定の値が生じているときに監視が行われる。
【０００８】
また、エラーが発生したと判定されたときに代替値を使用すると殊に有利である。格別簡単に計算することのできる代替値は、回転数と噴射すべき燃料量から得ることができる。代替値を使用することにより、エラーが発生したときにも内燃機関を引き続き動作させることができ、その際、内燃機関の制御の精度はほとんど損なわれない。
【０００９】
従属請求項には本発明の有利な実施形態が示されている。
【００１０】
図面
次に、図面に示されている実施形態に基づき本発明について説明する。図１は過給圧測定システムのブロックダイアグラムであり、図２は過給圧監視の詳細を示す図であり、図３は過給圧に対する代替値を形成する様子を示すブロック図である。
【００１１】
実施例の説明
次に、本発明によるやり方について過給圧センサの実施例に基づき説明するが、本発明はこの適用事例に限定されるものではない。本発明によるやり方は、動作識別量が変化した結果としてセンサ出力信号が相応に変化するようなセンサすべてに適用することができる。たとえば本発明によるやり方を、空気量または過給圧と相関する量または過給圧を表す量を捕捉するセンサにも適用することができる。さらにたとえば本発明によるやり方を空気量を測定するセンサにも適用することができる。
【００１２】
図１には、過給圧を捕捉するセンサおよびそれに属するアナログ／ディジタル変換器が参照符号１００で示されている。これは過給圧に対応する信号ＵＰを特性曲線ブロック１１０へ送出する。そこにおいてこの量は信号ＰＲに変換され、さらにこの信号はフィルタ１２０へ導かれる。フィルタ１２０の出力信号は第１のスイッチング手段１３０を介して制御装置１４０に到達し、この信号は内燃機関または内燃機関に配置された調整器を相応に制御する目的で制御装置１４０によってさらに処理される。
【００１３】
第１のスイッチング手段１３０の第２の入力側には、シミュレーションブロック１３５の出力信号ＰＳが加わる。このシミュレーションブロック１３５は、種々の量に基づきシミュレートされた過給圧ＰＳを計算する。
【００１４】
スイッチング手段１３０は第１の監視ブロック１５０により制御可能である。つまりエラーが発生していると判定された場合にはこの第１の監視ブロックによって、シミュレーションブロック１３５の出力信号ＰＳが制御装置１４０に到達するような位置に第１のスイッチング手段１３０が切り替えられる。第１の監視装置１５０は、たとえば噴射すべき燃料量ＱＫおよび／または内燃機関回転数Ｎを表す種々のセンサ１６０の信号を評価する。さらに有利には、特性曲線ブロック１１０の出力信号ＰＲがエラー監視のために評価される。択一的にまたはこれを補うかたちで、フィルタ１２０の出力信号Ｐもしくはセンサ１００のＡ／Ｄコンバータの出力信号ＵＰをそのまま処理することもできる。
【００１５】
１つの別の実施形態が破線で描かれている。この場合、第１のスイッチング手段１３０と制御装置１４０との間に第２のスイッチング手段１７０が配置されていて、このスイッチング手段は第２の監視ブロック１８０により制御される。エラーが発生した場合、第２の監視ブロック１８０はスイッチング手段１７０を制御して、出力信号ＰＡが遅延ブロック１７５に供給されるようにする。その結果、故障が検出されたときには最後にエラーがないと識別された値が維持されるようになる。
【００１６】
Ａ／Ｄコンバータから供給されたセンサ出力信号は特性曲線ブロック１１０により、圧力に対応する量ＰＲに変換される。第１の監視ブロックおよび／または第２の監視ブロックによる種々の信号の評価に従い、様々なエラーが検出される。
【００１７】
第１のスイッチング手段１３０および／または第２のスイッチング手段１７０の適切な制御により、代替値ＰＳまたは以前に記憶されている値ＰＡをエラーが検出されたときに制御装置１４０による内燃機関の制御のために代替値として用いることができる。この目的で、遅延ブロック１７５はエラーがないものとして最後に識別された値を保存しておく。この場合、遅延ブロック１７５に保存された古い値ＰＡが内燃機関の制御に用いられる。
【００１８】
第１の監視ブロックおよび／または第２の監視ブロックによって様々なエラーを検出することができる。つまりたとえば信号ＵＰもしくは信号ＰＲの最小値または最大値について信号範囲チェックを行うことができる。また、特定の動作条件において大気圧センサなどのような別のセンサを用いて妥当性チェックを実施することができる。
【００１９】
さらに本発明によれば、過給圧に重要な影響を及ぼす噴射量および／または他の動作識別量による妥当性チェックが実施されるように構成することができる。有利にはこの妥当性チェックは、動作識別量が変化してもそれに応じてセンサ出力量が変化しなかったときにエラーが検出されるようにして行われる。
【００２０】
有利には動作識別量として、噴射された燃料量を表す量が用いられる。この目的で一方では、噴射すべき燃料量および／または燃料量を設定する調整部材の制御に用いられる調整量に対する目標値が使用される。たとえば電磁弁または圧電アクチュエータの制御時間が適している。この監視については図２に詳しく描かれている。
【００２１】
相応のエラーが検出されると、第１のスイッチング手段１３０はシミュレートされた代替信号ＰＳへの切り替えを行う。つまりセンサの機能が監視され、故障していれば代替信号ＰＳが用いられる。代替信号を求めるために、内燃機関の動作状態を表す量が用いられる。これに加えてこのようにして形成された値は、遅延を行うコンポーネントを有するフィルタによってフィルタリングされる。代替値形成の詳細については図３に示されている。
【００２２】
図２には、第１の監視ブロック１５０が実例として詳しく描かれている。特定の動作状態において、実際の過給圧が変化しているにもかかわらず過給圧値ＵＰが一定のままであるような事例の発生する可能性がある。このようなエラーはセンサのフリーズまたは硬直とも呼ばれる。このエラーの発生を判定するために、図２に示されているエラー監視が実行される。
【００２３】
この監視は本発明によれば特定の動作状態においてのみ行われる。吸気温度が閾値ＴＬＳを下回りかつ噴射すべき燃料量が特定の値の範囲よりも小さい動作状態が発生すると、極性符号が代わった後、噴射すべき燃料量が変化したときにその時点の量とその時点の過給圧が古い値ＱＫＡもしくはＰＡとして保存される。これと同時にタイムカウンタがスタートする。待ち時間経過後、噴射量について保存されていた古い値ＱＡＫとその時点で最新となった値ＱＫとの間の差ＱＫＤが形成される。相応にこの待ち時間において圧力の変化ＰＤも求められる。
【００２４】
燃料量の値の差の絶対値が閾値ＱＫＤＳよりも大きければ、過給圧の変化の絶対値も閾値ＰＤＳより大きくなければならない。これがあてはまらなければエラー発生が検出される。
【００２５】
図２にはこの種の監視装置の実施形態が例示されている。吸気温度に対応する信号を供給する温度センサ１６０ｃの出力信号ＴＬが第１の比較器２００へ導かれる。さらに比較器２００に閾値設定器２０５から閾値ＴＬＳが導かれる。比較器２００はＡＮＤ素子２１０に相応の信号を供給する。第２の比較器２３０へは特性マップ２２０の出力信号が導かれ、この入力側には回転数センサ１６０ａの回転数Ｎが供給される。さらに特性マップ２２０は噴射すべき燃料量を表す量ＱＫを処理し、有利にはこの量はエンジン制御装置１６０ｂから供給される。さらに比較器２３０には閾値設定器２３５から閾値ＢＰＳが供給される。比較器２３０もＡＮＤ素子２１０へ相応の信号を供給する。
【００２６】
さらにＱＫは極性符号識別ブロック２５０およびフィルタ２６０に到達する。極性符号識別ブロック２５０の出力信号はタイムカウンタ２７０ならびに第１のメモリ２６２および第２のメモリ２６５に供給される。
【００２７】
フィルタ２６０の出力信号は一方では正の極性符号とともに結合点２８５へダイレクトに送られ、他方では第１のメモリ２６２を介して負の極性符号とともに結合点２８５の第２の入力側へ加えられる。結合点２８５はスイッチング手段２７５へ量ＱＫＤを供給する。スイッチング手段２７５の出力信号ＱＫＤは第３の比較器２８０に到達し、その第２の入力側には閾値設定器２８５の出力信号ＱＫＤＳが加わる。比較器２８０の出力信号も評価ブロック２４０へ加えられる。
【００２８】
フィルタ１２０の出力信号Ｐは一方では正の極性符号とともに結合点２８７へダイレクトに送られ、他方では第２のメモリ２６５を介して負の極性符号とともに結合点２８７の第２の入力側へ送られる。結合点２８７はスイッチング手段２７６へ量ＰＤを供給する。スイッチング手段２７６の出力信号ＰＤは第４の比較器２９０へ送られ、その第２の入力側には閾値設定器２９５の出力信号ＰＤＳが加わる。比較器２９０の出力信号も評価ブロック２４０へ加えられる。
【００２９】
第１の比較器２００は測定された吸気温度ＴＬを閾値ＴＬＳと比較する。測定された吸気温度ＴＬが閾値ＴＬＳよりも小さいとき、相応の信号がＡＮＤ素子２１０へ送られる。特性マップ２２０は少なくとも回転数および／または噴射すべき燃料量から、内燃機関の動作状態を表す識別値を形成する。この識別値は比較器２３０において閾値ＢＴＳと比較される。動作状態に関する識別値が閾値ＢＰＳよりも大きければ、相応の信号がＡＮＤ素子２１０へ送られる。両方の条件が満たされると、すなわち空気の温度が閾値ＴＬＳよりも小さく所定の動作状態が生じていれば、監視が可能となる。
【００３０】
比較器２００，２３０、閾値設定器２０５，２３５、特性マップ２２０ならびにＡＮＤ素子から成るこのような論理ユニットによって、センサ信号の監視が特定の動作状態の存在に依存して行われるようになる。この監視が行われるのは、空気温度が閾値よりも小さくかつ回転数および／または噴射された燃料量について特定の値が生じているときだけである。
【００３１】
極性符号識別ブロック２５０によって、燃料量変化の極性符号変化が生じているか否かがチェックされる。つまり、噴射すべき燃料量の時間に関する導関数がゼロ点通過をもつか否かがチェックされる。これがあてはまるのであれば、メモリ２６２において噴射すべき燃料量のその時点での値が古い値ＱＫＡとして格納される。相応に、圧力の目下の値が古い値ＰＡとして第２のメモリ２６５に記憶される。この場合に殊に有利であるのは、噴射すべき燃料量を記憶前にフィルタ２６０によってフィルタリングすることである。
【００３２】
極性符号の代わったことが識別されると同時にタイムカウンタ２７０が起動される。燃料量についての目下の値ＱＫと古い値ＱＫＡとに基づき結合点２８５において差値ＱＫＤが形成され、これによって最後の極性符号交番以降の燃料量の変化が表される。相応に結合点２８７において圧力に対する相応の差値ＰＤが形成され、これによって最後の極性符号交番以降の過給圧の変化が表される。
【００３３】
タイムカウンタの期間が経過すると、すなわち最後の極性符号以降所定の待ち時間が満了すると、差信号ＱＫＤが比較器２８０により閾値ＱＫＤＳと比較される。相応に結合点２９０において、差圧力ＰＤが対応する閾値ＰＤＳと比較される。燃料量ＱＫＤと差圧力ＰＤの差に関する両方の値がともにそれぞれ閾値よりも大きいならば、装置はエラーが発生したとは識別しない。燃料量ＱＫＤの差だけが閾値よりも大きく、圧力に関する値ＰＤが閾値ＰＤＳよりも小さいならば、装置はエラーが発生したと判定する。この場合には監視ブロック１５０すなわち評価ブロック２４０によって、スイッチング手段１３０を制御するための適切な信号が設定される。
【００３４】
ここで示したやり方は１つの実施形態であり他の実施形態も可能であって、別のプログラムステップによってチェックを行うこともできる。ここで重要であるのは、たとえば噴射すべき燃料量などの動作識別量が変化してもその結果として過給圧がそれに応じて変化しなければ、エラーが発生したと判定されることである。燃料量変化の極性符号が代わった後に燃料量の変化が圧力の大きさの変化と相関していれば、エラーは発生していない。
【００３５】
さらに燃料量の代わりに、噴射すべき燃料量を表す別の量を用いることもでき、すなわち燃料量に依存するまたは燃料量に依存して求められた量を用いることもできる。つまりたとえば負荷量、トルク量および／または調量部材の制御量を用いることができる。
【００３６】
図３にはシミュレーションブロック１３５が詳しく描かれている。図１ですでに説明した部材には対応する参照符号が付されている。回転数センサ１６０ａと噴射すべき燃料量に関する信号ＱＫは特性マップ３００に送られ、その出力信号はフィルタ３１０を介してスイッチング手段１３０へ送られる。回転数Ｎは特性マップ３２０と結合点３３０を介してやはりフィルタ３１０へ送られる。結合点３３０の第２の入力側には極性符号検出ブロック３４０の出力信号が加わる。
【００３７】
特性マップ３００には、内燃機関の動作状態に依存して過給圧Ｐに対する値が格納される。格納されたこの値はスタティックな状態における過給圧に対応する。ダイナミックな状態を考慮できるようにする目的でフィルタ手段３１０が設けられている。このフィルタ手段３１０は有利にはＰＴ１フィルタとして構成されており、動作状態が変化したときに圧力の時間的経過特性を追従する。このフィルタ手段の伝達特性を内燃機関の動作状態に依存して変化できるようにすると、殊に有利である。この目的でたとえば特性曲線ブロック３２０が設けられており、そこには少なくとも１つの回転数Ｎに依存してフィルタ手段３１０の伝達特性を決定する量が格納されており、そこにおいてフィルタ手段の時定数が重み付けされる。
【００３８】
さらにこの伝達特性は極性符号検出ブロックにより求められ、このブロックは圧力変化の極性符号に依存して特性マップ３２０の出力信号を補正するための補正量をまえもって定める。極性符号検出ブロックは、圧力が上昇しているか下降しているかを求める。極性符号検出ブロックのための入力量として有利には特性マップ３００の出力信号が用いられる。２つの特性マップ３２０を設けると殊に有利であり、圧力が上昇するのか下降するのかに依存して一方または他方の特性曲線が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】過給圧測定システムのブロックダイアグラムである。
【図２】過給圧監視の詳細を示す図である。
【図３】過給圧に対する代替値を形成する様子を示すブロック図である。

Claims (9)

1. センサの監視方法たとえば内燃機関に供給される空気の圧力を表す圧力の大きさを測定するセンサの監視方法において、
   噴射された燃料量を表す動作特性量が変化してもセンサの出力量がそれに応じて変化しなければ、エラーが発生していると判定することを特徴とする、
   センサの監視方法。
2. センサの監視を特定の動作状態の存在に依存して行う、請求項１記載の方法。
3. 空気温度を表す量が閾値よりも小さければ監視を行う、請求項１または２記載の方法。
4. 回転数値および／または噴射された燃料量に関する所定の値が生じたときに監視を行う、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
5. 燃料量変化における極性符号が代わった後、燃料量の変化が圧力の大きさの変化と相関している、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
6. 燃料量変化の極性符号交番後の所定の期間、燃料量の目下の値を極性符号交番時点の燃料量の値と比較する、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
7. エラーが検出されたときには代替値を制御に用いる、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
8. 代替値を回転数および／または噴射すべき燃料量に基づき決定する、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
9. センサの監視装置たとえば内燃機関に供給される空気の圧力を表す圧力の大きさを測定するセンサの監視装置において、
   噴射すべき燃料量を表す動作量が変化してもセンサ出力量がそれに応じて変化しなければエラーであると判定する手段が設けられていることを特徴とする、
   センサの監視装置。